Optimization of the disinfection efficiency of ozonation in drinking water treatment

摘要

Otsonointi on päädesinfiointimenetelmä HSY:n (Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä) Pitkäkosken ja Vanhankaupungin vedenpuhdistuslaitoksilla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli optimoida otsonin syöttö niin, että kaikissa tilanteissa saavutetaan riittävä desinfiointiteho mahdollisimman hallitulla prosessin ajotavalla. Tutkimus toteutettiin koelaitosmittakaavan desinfiointikokeilla, joissa tarkasteltiin kestävän itiöllisen bakteerin, Clostridium perfringensin, inaktivaatioon tarvittavaa otsoniannosta ja CT-arvoja. Lisäksi tutkittiin Päijänteestä johdettavan raakaveden desinfiointitarvetta useiden eri taudinaiheuttajien suhteen. Täyden mittakaavan prosessin CT-arvot laskettiin molempien laitosten otsonoinnin kontaktialtaista teetetyn virtausmallinnuksen tulosten perusteella.Raakavesianalyyseissä raakaveden mikrobiologinen laatu todettiin erittäin hyväksi, eikä vedestä löytynyt taudinaiheuttajia. Otsonoinnin desinfiointitehon mitoittaminen kaikkein kestävimpien mikro-organismien CT-arvojen perusteella johtaisi raakaveden laatutulosten valossa otsonin syötön ylimitoittamiseen. Mahdollisessa raakaveden saastumistilanteessa suurin osa orgaanisesta aineista ja mikrobeista poistuisi jo selkeytyksessä ja suodatuksessa ennen otsonointia.Desinfiointikokeissa havaittiin, että riittävä desinfiointiteho voidaan saavuttaa jo nykyistä pienemmällä otsoniannoksella ja jäännösotsonipitoisuudella. Kokeissa otsonijäännös oli noin 0,1 mg/l kun täyden mittakaavan prosessia ajetaan 0,4 mg/l otsonijäännöspitoisuudella. Koelaitoksen hiekkasuodatetussa vedessä C. perfringensin vähintään 96,4 % inaktivaatioon vaadittava CT10-arvo oli 2,5 (mg/l)*min. Vastaavassa kokeessa Pitkäkosken laitoksen hiekkasuodatettua vettä käytettäessä 2,1 (mg/l)*min CT10-arvolla saavutettiin 100 % inaktivaatio. C. perfringens on kuitenkin huomattavan hyvin otsonia kestävä mikrobi, joten kirjallisuudessa 99 % virusinaktivaatiolle määrättyä CT-arvoa 0,6 (mg/l)*min voidaan pitää riittävänä Päijänteen vettä käytettäessä. Kokeissa bakteerisuspension lisääminen veteen aiheutti merkittävän TOC-pitoisuuden nousun, joten todennäköisesti suuri osa syötetystä otsonista on kulunut orgaanisen aineen hapettamiseen. Desinfiointikokeissa otsonia syötettiin noin 0,2 mgO3/mgTOC, kun täyden mittakaavan otsonoinnissa sitä syötetään nykytilanteessa 0,3-0,5 mgO3/mgTOC.Täyden mittakaavan otsonointiprosessin CT10-arvot ylittävät 0,6 (mg/l)*min kaikissa prosessitilanteissa molemmilla laitoksilla jo otsonijäännöksellä 0,3 mg/l. Jäännöksellä 0,2 mg/l päästään vähintään CT10-arvoon 0,6 (mg/l)*min yhden otsonointilinjan virtaaman ollessa alle 4500 m3/h Vanhassakaupungissa tai alle 6100 m3/h Pitkäkoskella. Näitä suuremmilla virtaamilla otsonijäännös 0,2 mg/l ei riitä vaadittavan CT10-arvon saavuttamiseen.